随着科技的发展,功能薄膜在近几十年来发展迅速,涌现出许多制备功能薄膜的方法。本文采用界面结构与化学物质协同设计的方法,分别在无机硅酸盐材料、复杂无机氧化物、有机聚合物、金属和有机无机复合材料等具有代表性的材料表面进行尝试。旨在通过结构与化学物质的协同作用,调控材料表面的润湿性能,制备具有良好应用前景的功能薄膜。并尝试从微观角度阐明界面结构设计与化学物质协同作用的机制,为实际应用中功能薄膜的性能调控提供理论依据。(1)硅酸盐材料上功能薄膜设计。选择玻璃片作为调控硅酸盐类材料功能的基材,通过控制在玻璃表面进行热蚀刻的NaOH溶液浓度、温度、时间等因素,得到可调控的表面微观结构,最低接触角约为0°的超亲水界面。再通过化学改性的方法得到超疏水玻璃,其接触角达到了 168.7°。实验结果表明,采用界面协同设计功能薄膜的方法可以调控硅酸盐类材料表面的润湿性能。(2)复杂无机氧化物上功能界面设计。选择含多种无机氧化物的粉煤灰作为调控的基材,通过筛选得到具有粒径小且表面结构粗糙的粉煤灰。再通过化学接枝的方法得到超疏水超亲油的粉体,用于处理含油废水。实验结果表明,改性后的粉煤灰对二甲苯的油水分离效率达到189%,对柴油的油水分离效率达到169%。在复杂无机氧化物上也可以采用界面协同设计方法调控界面性能。(3)有机聚合物薄膜上功能薄膜设计。本实验选择EVA薄膜作为调控的基材,通过负载SiO2的形式构造表面粗糙结构后,接枝氟硅烷,控制材料表面的润湿性能,其接触角最高达到了 172.9°。在有机聚合物薄膜上采用界面协同设计可调控表面的润湿性能。(4)金属材料表面上功能薄膜设计。选择打磨后的紫铜基材作为调控界面,通过酸处理得到表面树枝状结构,并且生成CuO后再与硬脂酸溶液反应,改变硬脂酸溶液的浓度和反应时间来调控紫铜基材的润湿性,得到了接触角最大为167°的疏水表面。在金属基材上酸处理设计微观结构,再与化学物质界面协同作用得到了超疏水的界面。(5)有机无机复合材料表面上功能界面设计。把粉煤灰/聚氨酯复合涂层作为基材,通过改变复合涂层中粉煤灰的用量来控制涂层表面的粗糙度,在涂层表面构筑有机亲水分子,在二者协同作用下调控涂层表面的润湿性,把涂层的接触角从95°下降到75°左右,进而提高涂层的湿防滑性能。对复合材料表面的处理与性能调控,得到了达到应用要求的功能界面。在五类具有代表性基材表面上的实验结果表明,通过界面协同设计与性能调控,均能达到预期的结果。通过对不同性质的基材进行微观界面结构设计和化学物质调控的实践,证明了该界面协同设计的方法对有机、无机、金属和复合材料等表面具有普遍适用性,在不同的工业领域具有广泛的应用前景。图[49]表[7]参[118]